在低溫環(huán)境下，固體表面結(jié)冰會對交通、電力系統(tǒng)等多個(gè)行業(yè)造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。聚二甲基硅氧烷（PDMS）以其優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、疏水性和低表面能而聞名。這些特性使PDMS在工程領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，例如電子設(shè)備、水下粘附、微流控芯片和防/除冰涂層。然而，由于其固有的低韌性和強(qiáng)分子間作用力，傳統(tǒng)的PDMS在機(jī)械性能、防冰性和潤滑性方面存在一些不足。傳統(tǒng)的PDMS固化工藝在有效解決這些問題方面面臨著重大挑戰(zhàn)。因此，近期的研究主要集中在通過成分設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化來提升性能，以期在防冰和潤滑應(yīng)用中充分發(fā)揮PDMS的潛力。

盡管傳統(tǒng)的主動除冰技術(shù)在除冰方面具有一定的效果，但這些方法通常能耗較高。為了實(shí)現(xiàn)被動防冰技術(shù)，聚合物涂層（如PDMS涂層）已被用于降低各種表面的冰附著力。冰的粘附強(qiáng)度（τ_ice）是評估防冰涂層性能的關(guān)鍵參數(shù)。一般來說，疏冰表面τ_ice應(yīng)小于100kPa。早期研究表明，調(diào)整PDMS的表面能和疏水性可以有效降低τ_ice，改變PDMS涂層的剪切模量也會影響其防冰性能。此外，有效使用潤滑劑或通過接枝構(gòu)建自潤滑表面，也能顯著提高除冰性能。另外，將離子液體（ILs）等冰點(diǎn)極低的化學(xué)物質(zhì)加入防冰涂層中，能有效促進(jìn)冰的動態(tài)界面融化。盡管在降低τ_ice方面取得了進(jìn)展，但PDMS機(jī)械性能的增強(qiáng)仍然有限。采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如多孔結(jié)構(gòu)或表面微紋理）可以顯著提高PDMS的機(jī)械性能，但這些表面結(jié)構(gòu)也可能促進(jìn)冰的機(jī)械嵌合，從而增加τ_ice。因此，將成分優(yōu)化與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合，為開發(fā)具有低τ_ice的多功能表面提供了有前景的途徑。

摩擦和磨損嚴(yán)重限制了PDMS涂層的使用壽命，并阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)PDMS涂層在富含Si-O表面滑動時(shí)，PDMS表面的高粗糙度和富含Si-O分子結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致高摩擦系數(shù)（COF）。研究表明，通過調(diào)整表面粗糙度、設(shè)計(jì)特定的表面結(jié)構(gòu)以及創(chuàng)建光滑液體注入多孔表面，可以有效提高PDMS的表面潤滑性。然而，大多數(shù)為潤滑而設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)對PDMS的柔韌性和壓縮性能的改善有限。設(shè)計(jì)PDMS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一種解決潤滑問題的有效方法。此外，表面結(jié)構(gòu)和潤滑液體的綜合作用有望顯著影響其表面結(jié)冰行為。因此，開發(fā)潤滑劑灌注結(jié)構(gòu)是提高PDMS涂層機(jī)械性能、防冰能力和潤滑性的可行策略。

近期，山東大學(xué)黃俊團(tuán)隊(duì)、軍事科學(xué)院國防科技創(chuàng)新研究院張佩佩團(tuán)隊(duì)、山東大學(xué)齊魯醫(yī)學(xué)院宮寧基團(tuán)隊(duì)通過調(diào)整剪切模量和鹽模板法，成功開發(fā)了一種可以吸收潤滑液的多孔涂層，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械性能、潤滑性和防冰性能的全面優(yōu)化。